kondansatör2

KONDANSATÖRLER
Dielektrik (yalıtkan) maddeler, elektrik yükünü depo etme özelliğine sahiptir.Çünkü,elektro ve
protonlar yalıtkan maddede hareket ederek bir yere gidemezler.Yalıtkan maddelerin yük depo edebilme
özelliklerinden yararlanarak en temel elektronik devre elemanlarından biri olan kondansatörler imal
edilmiştir.
Herhangi bir yolla negatif olarak yüklenmiş B levhasını bir iletken telle yüksüz bir elektroskopun
topuzuna birleştirdiğimizde B levhasındaki yükün bir kısmı her ikisinin de potansiyelleri eşit oluncaya kadar
elektroskopa geçer ve yüklenen elektroskopun yaprakları açılır.Başlangıçta yüksüz olan bu A metal
levhasını, B metal levhasına yaklaştırdıkça, aradaki uzaklığa bağlı olarak elektroskoptaki yaprakların
açıklığı biraz azalırken A metal levhası da indüksiyonla B’nin yüküne eşit ve pozitif olarak yüklenir. Bunun
sonucu olarak B levhasının potansiyeli azalmış ve yük alma özelliği artmıştır.Levhalar arasındaki d
uzaklığını değiştirmeden aradaki hava ortamı yerine mika, cam gibi yalıtkan ortamlar konulunca
elektroskopun yapraklarının biraz daha kapandığı görülür.O halde levhaların yük alma özelliği levhalar
arasındaki yalıtkan ortamın cinsine bağlı olarak değişir.Böyle,aralarında yalıtkan bir ortam bulunan iki
iletkenden meydana gelen sisteme kondansatör adı verilir.Kondansatörler elektrik depo etmeye yarayan
düzeneklerdir.İletken levhalara kondansatörlerin armatürleri denir.Armatürler, bir üretecin kutuplarına
bağlanırsa, kondansatör yüklenmiş olur.Üretecin negatif kutbuna bağlanan armatür –q, pozitif kutbuna
bağlanan armatür ise +q yükü kazanır. Kondansatörün yükü denildiğinde armatürlerden biri üzerindeki yük
miktarı anlaşılmalıdır.Kondansatörler belli bir kapasitenin üzerinde yükle yüklenirse, aradaki dielektrik
madde yalıtkanlığını kaybederek iletken hale gelebilir.Kondansatörler kıvılcım patlaması ile boşalabilir.
Armatürler arasındaki potansiyel farkı V, yükü q olan bir kondansatörün sığası, C= q / V
bağıntısından hesaplanır. Armatürleri düzlem levhalar şeklinde olan kondansatörlere, düzlem kondansatör
adı verilir.
Bir düzlem kondansatörü armatürlerinden birinin yüzölçümü (A), yalıtkan tabaka kalınlığı(d),
dielektrik katsayısı () ise kondansatörün sığası;
A
C=  ------- bağıntısından hesaplanır.
d
Armatürlerin birinin yüzölçümü (A), dielektrik kalınlığı (d) ve dielektrik katsayısı () C= (A/d) olur.
Düzlem kondansatörünün sığası;
1. Armatürlerin yüz ölçümü (A) ile doğru orantılıdır
2. Levhalar arası uzaklık (d) yani dielektrik kalınlığı ile ters orantılıdır.
3. Dielektrik sabiti () ile doğru orantılıdır.
Kondansatörlerde
yalıtkan
madde
olarak
hava,cam,ebonit,mika...vb
kullanılır.Düzlem
kondansatörlerde armatür yüzey alanı,dielektrik sabiti, armatürler arası uzaklık ve sığa ile ilgili semboller ve
birimler tabloda verilmiştir.
Nicelik
Sembol
Birim
Armatürler Arası
Uzaklık
d
m
Ortamın Dielektrik
Sabiti

F/m
Armatürlerden birinin yüzey
alanı
A
m²
Sığa
C
F
Kondansatörler genel olarak elektrostatik deneylerde alternatif akım radyo ve televizyon
devrelerinde kullanılır.
Kondansatörlerin Bağlanması
Birden fazla kondansatörün oluşturduğu sistemin sığasına eş değer sığa denir.
Kondansatörlerin Seri Bağlanması
Kondansatörlerin birinin negatif armatürü diğerinin pozitif armatürüne gelecek şekilde art arda
bağlanmasına kondansatörlerin seri bağlanması denir.
Seri bağlı kondansatörlerin yükleri birbirine eşittir. Bu da sistemin eş değer yüküdür.
Seri bağlı kondansatörlerin uçları arasındaki potansiyel farkların toplamı , sistemin
potansiyeline eşittir.
Eğer değerleri yerine yazarsak ;
Formülü ile ikiden fazla kondansatörlerin seri bağlanması
sonucu oluşan C değerini buluruz.
Kondansatörlerin Paralel Bağlanması
İki veya daha fazla kondansatörün negatif işaretli armatürlerinin bir noktaya , pozitif yüklü
armatürlerinin diğer bir noktaya bağlanmasına kondansatörlerin paralel bağlanması denir.
Eğer sistemde ikiden fazla kondansatör paralel bağlanırsa eş değer sığa C= C1+C2+C3+ ....+ Cn
Sistemin eş değer yükü her bir kondansatörün ayrı ayrı sahip olduğu yüklerin toplamına eşittir.
qt = q1 + q2
Kondansatörlerin uçları arasındaki potansiyel farkları aynı olup sistemin potansiyeline eşittir.
V = V1 + V2 ..
ÖRNEK :
Şekilde verilen seri bağlı kondansatörlerin sığaları C= 8uF
Ve C=12uF ise devrenin ;
a) Eş değer sığasını
b) Eş değer yükünü
c) Her bir kondansatörün yükünü
d) Her bir kondansatörün potansiyelini bulalım.
ÇÖZÜM :
a)
C = 4uF
b) q= C.V = 4. 24 = 96uC
c) Seri bağlı kondansatörlerin yükleri birbirine eşit olup o da sistemin yüküne eşit olacağından q = 96uC
olur.
d) V + 16 = 24 V= 8 volt
Yüklü Bir Kondansatörün Enerjisi
Yüksüz bir kondansatörün levhaları arasındaki potansiyel farkı sıfırdır.Düzgün olarak kondansatöre
yük verilirse doğru orantılı olarak potansiyel enerjisi artar. Yük
kazanan kondansatörün potansiyeli V olur. Buna göre ortalama
potansiyeli de Vort = V / 2 ile bulunur.Kondansatör yüklenirken
elektriksel kuvvetlere karşı yapılan iş kadar bir enerji kazanacağından
bu
enerji ;
İfadeleri ile bulunur.
Grafikte yükün potansiyel ile değişimi gösterilmiştir.Grafikte taralı alan kondansatörün
elektriksel potansiyel enerjisini verir.Bu enerji de kondansatörü yüklemek için yapılan işe
eşittir.
ÖRNEK :
Sığası 4uF olan düzlem kondansatörün levhaları arasındaki potansiyel farkı 15 volttur.
Kondansatörün yükü ve enerjisinin ne olacağını bulalım.
ÇÖZÜM :
C=4uF q= C.v= 0,00006
W= 1 / 2 (0,000004).15.15  W= 0,00045 J olur.
ÖRNEK : Bir fabrika hangarında 220 V / 40W lık 200 adet flouresans lamba aydınlatma için
kullanılacaktır. Her bir lambanın balast gücü 8W dır. A) cos = 0,4 b) cos = 1 iken ana hattan geçen
akımları ayrı ayrı bulunuz.
ÇÖZÜM :
a) Her bir lambanın balastı ile birlikte güç çekişi 48 W 200 adet lamba için etkin güç 200x48 = 9600W
olur.
Cos = 0,4 için görünen güç ;
S = P / cos = 9600 / 0,4 = 24000VA = 24 kVA
220 V gerilim altında geçen akım :
I = S / U = 24000 / 220 = 109 A
b) cos = 1
S= P / cos = 9600 / 1 = 9600VA I = S / U = 9600 / 220 = 43,6 A
Buradan cos = 0,4 iken cos = 1’e değinle en azından 2,5 misli çapta bir ana hat kablosuna
gereksinileceği çıkartılabilir.Tepkin gücün görünen güce oranı tepkin faktörü ya da reaktif faktör olarak
tanımlanır.Sinüzoideal alternatif akımda reaktif faktör sin ye eşittir.
KAPASİTE
1. DOĞRU AKIM DEVRESİNDE KONDANSATÖR
Esas olarak bir kondansatör iki metal plaka ve bu plakalar arasında
dielektrik diye anılan bir yalıtkan maddeden oluşur.Şekilde görülen devre
modelinde bir kondansatör, devredeki komitatör şalteriyle doğru akım
üreten bir gerilim kaynağına (G) bağlanabilecek durumdadır.
Kondansatöre seri olarak ibresi skala ortasında duran bir
mikroampermetre (uA) bağlıdır.
Komitatör şalteri önce şarj yönünde çevrilip akım devresi
kapatıldığında mikroampermetre ibresinin kısa bir süre saptığı ve sonra
sıfıra döndüğü görülecektir.Şayet komitatör bu durumda deşarj yönüne
çevrilir ise , bu kez ibrenin aksi yöne saptığı ve yine sıfıra döndüğü izlenecektir.
Kondansatörün şarj anında kısa bir süre şarj akımı geçer. Bu sürenin bitiminde kondansatör
doğru akımı geçirmez.
Kondansatörler Doğru Akımı Engeller .
Şarj anında gerilim kaynağı bir emme basma tulumba gibi çalışarak bir plakadan elektronları emer ve
bunları diğer plakaya pompalar. Bu nedenle bir plakada elektron azlığı , diğer plakada elektron fazlalığı
ortaya çıkar. Bunun sonucu plakalar arasında uygulanan gerilimin aksi yönünde bir gerilim oluşur. Bu
gerilimin nedeni ile deşarj anında kondansatörden şarj akımının aksi yönünde bir deşarj akımı ya da
dengeler akımı akar.
Kondansatörler Elektrik Yüklerini Depolar.
Bir kondansatörün elektrik yükü depolama niteliği Elektriksel Kapasite olarak bilinir. Kapasitenin
birimi Farad’tır.Farad birimi çok büyük olduğundan uygulamada yalnız az katları kullanılır. Bunlar
mikrofarad,nanofarad,ve piko farad’dır.Şekil için anılan sınama bu kez, önce iki misli gerilim uygulayarak
ve sonra iki misli kapasitede başka bir kondansatöre koyarak tekrarlandığında ampermetre sapışının ikişer
misli daha büyüdüğü görülecektir.
Kondansatörün kapasitesi ve uygulanan gerilim ne denli büyük olursa depolanan elektrik yükü o
değin büyük olur.
Q=CxU
Q= Yük , C= Kapasite , U=Gerilim
Elektrik yükünün birimi Coulomb’dur. Ancak uygulamada Amper saniye (As) birimi de kullanılır.
1 Coulomb = 1 Amper saniye
ÖRNEK :
Kapasitesi 50uF olan bir kondansatörün plakaları arasında 220 V luk bir doğru gerilim ölçülmüştür.
Plakalara depolanan elektrik yükünü bulunuz.
ÇÖZÜM :
Q = C . U = 0,00005 x 220 = 0 ,011 As
1. Kapasitenin Hesabı :
Kondansatörlerin kapasitesini ölçen aletlere kapasitörmetre denir.Bu değin bir ölçü aletiyle örneğin
iki levha karşı karşıya getirilerek ;
a) Levha yüzeyleri büyütülmek ,
b) Levhalar birbirine yaklaştırılmak ,
c) Ve levhalar arasına çeşitli yalıtkan maddeler sokulmak
suretiyle ölçümler yapılmıştır.Elde edilen sonuçlara göre a-) ,
b-) ve c-) de sıralanan öğelerin kondansatörün kapasitesi
üzerinde tek tek etki ettiği saptanmıştır.Nitekim ya da plaka
yüzeylerinin büyütülmesi, transfer edilen elektronlara daha büyük yerleşme yüzeyi sağlar.Plakalar arası
uzaklık küçüldükçe plakalar üstündeki farklı yükler daha çok birbirini çekerler.Bundan dolayı uygulanmış
gerilim daha çok sayıda elektrik yükünü kondansatör içine sürükleyecektir.Buna göre dielektriktin
molekülleri kondansatör plakaları arasında oluşan yapısı , molekülün bir yanında pozitif yükler , diğer
yanında negatif yükler ağır basacak şekildedir.Bu yapıda bir molekül moleküler dipol olarak
tanımlanır.Elektrik alanı içinde moleküller dipoller birbirini hizalar.Bu oluşum dielektrikti Polarizasyon
olarak ya da Tesirli elektriklenme olarak adlandırılır.
Bu polarizasyon nedeni ile yalıtkan maddenin cinsine göre kondansatör plakalarında bulunan elektrik
yüklerinin belirli bir miktarı nötr durumuna geçer.Bundan dolayı kondansatör plakaları , plakalar arasındaki
eski gerilim durumuna erişilinceye kadar, daha çok sayıda elektrik yükünü kabul edebilecektir. Daha çok
sayıda elektrik yükünün kabul edilmesi kapasitenin büyümesi sonucunu getirir.
Bir kondansatörün plakaları arasında hava yerine başka bir yalıtkan maddenin kullanılmasıyla,
kapasitenin ne kadar büyüceğini veren sayı o yalıtkan maddenin dielektrik katsayısı (=eplison) olarak
anılır.
Bir kondansatörde plaka yüzeyleri ile dielektrik katsayısı ne denli büyük ve plakalar arası uzaklık ne
denli küçük olursa, kapasitesi o değin büyük olur.
C= Kapasite (pF)
A= Plak yüzeyi (cm²)
d= Plakalar arası uzaklık (cm)
= Dielektrik katsayısı
Formülde görülen 0.0085 katsayısı elektrik alan sabitesidir (o)
ÖRNEK :
Bir kondansatörde karşılıklı plakaların birbirini gören yüzeyi 30 cm² dir. Plakalar arası uzaklık 0,05 mm
olduğuna göre, dielektrik a) hava b) Fiber olduğu halde bu kondansatörün kapasitesini hesaplayınız.
ÇÖZÜM :
a) C= 0,0885 . 1 . 30/0,005 = 53pF
b) C = 0,0885 . 4 . 30 / 0,05 = 212pF
2. Zaman Sabitesi
Bu deneyde daha önceki deneylerden farklı olarak,kondansatöre bir direnç seri bağlanıp
tekrarlanmıştır.
Seri direncin değeri büyütüldükçe ampermetre ibresinin şarj anında daha yavaş ve daha uzun süre
saptığı izlenecektir.Kondansatör kapasitesinin büyütülmesiyle de aynı sonucun ortaya çıktığı
görülecektir.Bir kondansatörde , kapasitesine ve ön direncine bağlı olarak şarj zaman süresinin ölçüsü
zaman sabitesidir.
 (tau) Bir kondansatörün uygulanan gerilimin % 63 ‘ne şarj edebilmesi için ne kadar süre
gereksindiğini zaman sabitesini verir.
 = Zaman sabitesi
C = Kapasite
=C.R
R = Direnç
Her kondansatör 5. süre sonra uygulanan gerileme yaklaşık tam şarj olur.
ÖRNEK :
Kapasitesi 10uF olan bir kondansatöre 100 k æ luk bir direnç seri bağlanmıştır.Kondansatörün tam şarj
olabilmesi için geçecek süre nedir.
ÇÖZÜM :
Şarj zamanı = 5 .  = 5 . C . R = 5 . 10 . 0.000001 . 100000 = 5saniye
ELEKTRİK ALANI :
Şekilde görüldüğü gibi yüklü 2 kondansatör plakası arasında ince
ipek iplikle kehribar bir bilye asılmıştır.Bilye kısa bir süre plakalardan
2.
birine değdirilirse, bu plakadan itildiği ve karşı plakaya çekildiği;karşı plakaya değdiğinde aynı şekilde ilk
plakaya doğru itildiği ve bu hareketin bir sarkaç gibi bir süre gittiği izlenecektir.
Bilye örneğin negatif plakaya değdiğinde, buradan elektron olarak plaka potansiyelinde
yüklenir.Aynı yükler birbirini iteceğinden bu plakadan itilir. İtme hareketinin eylemsizliği ile karşı plakaya
sürülür.Karşı plakaya vardığında taşıdığı elektronları, elektron azlığı olan pozitif plakaya transfer ederek,
kendisi de elektron az yani pozitif duruma geçer.
Bunun sonucu pozitif plakadan itilerek , salınım hareketi iki plaka arasında bir süre gider.Bu salınım
hareketi iki plaka arasında yükler dengelendiği zaman durur.
Bilyenin bu değin bir salınım hareketi plakalar arasında bir kuvvetin varlığını ortaya koymaktadır.
Bir mıknatısın kutupları arasında olduğu gibi kondansatör plakaları arasında da bir alan vardır, ancak bu alan
manyetik alana farkla elektrik alanı olarak tanımlanır.
Elektrik alanı, manyetik alan içinde demir
tozlarına benzer şekilde , örneğin cam pamuğu , alçı
tozu ve ince kum tanecikleri gibi izole cisimlerle
görülür duruma getirebilir.Elektrik alanı içine
serpilmiş bu cins izole tozlar alan etkisi altında arka
arkaya dizilerek çizgiler oluştururlar.Yüklenmiş
metal parçacıklarında elektrik alan çizgileri kutup
yüzeylerine daima dik girecek ya da çıkacak şekilde
tertiplenirler.
Elektrik alanı yalıtkan cisimler içinde
oluşur. Örneğin iki iletken arasındaki havayı
verebiliriz. Yüklenmiş iki paralel plaka arasında bu
alan tek tip şiddetlidir, yani homojendir.Bu
nedenle elektrik alan şiddeti iki plaka arasında sabit
kalır.Elektrik alanını doğuran neden elektrik gerilimidir.Hiçbir akım geçmeyecek şekilde plakalara olan
bağlantılar çıkartılırsa bile kondansatördeki gerilim seviyesi ve bununla birlikte elektrik alanı yerinde
kalır.Plakalar arasındaki elektrik alanı , plakalar arası uzaklık oranında uygulanmış gerilime eşittir.
E = Elektrik alanı (V/cm)
U = Gerilim (V)
d = Uzaklık (cm)
Elektrik geriliminin bulunduğu her yerde elektrik alanı vardır.
Elektrik alan çizgileri manyetik alan çizgilerine karşın kapalı devre çizgileri değildir.Çizgilerin yönü,
örneğin iki kondansatör plakası arasında pozitif plakadan negatif plakaya doğrudur.Alan çizgileri pozitif
yükten başlarlar, negatif yükte biterler. Alan çizgilerinin tek tip şiddetli olduğu alanlar üniform alan olarak
anılır. Elektrik alanının kurulması için elektrik enerjisi gereklidir. Örneğin bir kondansatörün şarjından sonra
bu enerji elektrik alanı içinde depolanır. Deşarj anında da alan
içinde depolanmış enerji tekrar serbest hale geçer.
Bir yalıtkan malzemenin elektrik gerilimine karşı
dayanımı elektrik alan şiddetine bağlıdır.Örneğin kuru hava 30
000V/cm lik bir alan şiddetinde dayanımını yitirir ve bu
oluşum için yalıtkan delinmesi deyimi kullanılır.Yalıtkan
malzemelerinin elektrik alan şiddetlerine karşı dayanımları
dielektrik dayanımı olarak tanınmaktadır.
Yalıtkan bir maddenin delinmesi ya da dielektrik
dayanımını yitirmesi, onun bir deyimle iletken haline
geçmesinden başka bir şey değildir.Bir yalıtkanın iletken hale geçmesi suretiyle oluşan elektrik akımı
elektrik arkı yani bir kıvılcım şeklinde ortaya çıkar.
Bir yüksek gerilim – zincir izolatöründe ortaya çıkan bu değin bir elektrik arkı
görülmektedir.Yalıtkanların dielektrik dayanımları ortamın tozlu, kuru, nemli olmasına ve ısısına göre
değişir. Örneğin nemli bir havanın dielektrik dayanımı düşer.
Bazı durumlarda elektrik alanı elektrik arkı oluşturmadan da ortamın dielektrik dayanımını
delebilmektedir.Örneğin çok yüksek gerilim ileten hatların hemen yakınlarındaki hava iyonize olur ve bu
nedenle hattın etrafında oluşan ışıklı tabaka karanlıkta görülebilir.Bu oluşuma korona olayı denilir. Korona
olayının nedeni, hattın hemen yanındaki bir noktada elektrik alan şiddetinin havanım dielektrik
dayanımından daha büyük olmasıdır.Ancak teller arasındaki her noktada alan şiddeti bu kadar büyük
olmadığından bir elektrik arkı oluşmamaktadır.
Yer altı kablolarında ve kondansatörlerde dielektrik dayanımı söz konusudur.Bu nedenle yalıtkan
cisimler işletme gerilimine göre güvenlikli seçilmelidir.
Kondansatörler üzerinde verilmiş olan gerilimler güvenlikli seçilmiş işletme gerilimleridir.Bir
kondansatörün işletme gerilimi o kondansatörün dielektrik dayanımı ve plakalar arası uzaklığına göre
hesaplanmış en büyük dayanım geriliminin en az yarısıdır.
Bu nedenler kondansatörler üzerinde yazılı işletme gerilimlerinin en az iki misli geçilmedikçe kolay
kolay delinmezler.
3. KONDANSATÖR YAPI ŞEKİLLERİ
1.SABİT KONDANSATÖRLER :
a) Kâğıtlı Kondansatör :
Bu kondansatörler iki adet metal tabakandan oluşmuş iletken yüzeylerden meydana gelmiştir.Metal
tabakalar arasında dielektrik olarak emprenye edilmiş (öz suyu çekilmiş) izole kâğıt kullanılmaktadır.
Yerden kazanç sağlamak amacı ile metal tabakalar rulo şeklinde üst üste sarılmıştır.Sarma anında
tabakalar arası kısa devreyi engellemek amacıyla, ikinci bir kat izole kağıt kullanılır.Sarılmış halde
kondansatör bir borucuk ya da alüminyum bir kap içerisine sokulur ve zift dökülerek ağız kısımları kapatılır.
Aynı kap içine bu değin sarılmış birkaç kondansatör konulabilmektedir. Rutubetli ortamlarda kullanılacak
kâğıtlı kondansatörler üzerine ikinci bir izole kılıf geçirilir.
Bugünkü standartlara göre kondansatörler üzerinde şu veriler yazılı olmalıdır.
 Anma Kapasitesi (Örneğin 10uF )
 Tolerans (Örneğin (+) veya (-) %10 ; bir tolerans değeri yazılı değilse (+) veya (-) %20 anlaşılacaktır )
 Anma Gerilimi (Örneğin 500V) ; Bir kondansatörün anma gerilimi, o kondansatöre 40C lik bir çevre
ısısında uygulanacak gerilim değerdir; alternatif gerilim yazılı ise, bundan etkin gerilim anlaşılacaktır.
 Yapı Şekli (Örneğin : Kondansatör uçları ile tabakalar arasındaki bağlantı şekli)Bu amaç için çeşitli
simgeler kullanılır.Örneğin : Alman standartlarına göre hazırlanan anlamları şöyledir:
<<k>> işareti : Kaynak lehim ya da metal püskürtme yöntemleri ile oluşturulmuş yapı şekli,
<<d>> işareti : Sarsıntıya dayanıklı çok bağlantılı yapı şekli
işaretsiz
: Pres bağlantı yapı şekli
b ) Metal – Kâğıt Kondansatör : (MP-kondansatör)
Kâğıttan şeritler vakumda (havasız ortam) örneğin, çinko
buharına tutularak üzerleri ince bir metal tabaka ile kaplanır.Bu
türde iki şerit üst üste sarılmak suretiyle MP – kondansatörü elde
edilir.Çok katlı yapı şekillerinde metal tabakalı şeritler arasına izole
tabakalar konulmuştur.Bu şekilde oluşturulan metal tabakalı şeritler
karşı karşıya gelecek şekilde yerleştirilir ve sargıların alın
kısımlarına metal püskürtülür.Püskürtülen metal tabakası metal
kaplama ile uçlar arasında bağlantıyı sağlar.Her iki kaplamanın
sargıları direkt uçlara bağlandığından MP- kondansatörlerinde
hemen hemen endüksiyon etkisi görülmez.
MP- kondansatörlerin özellikler kendi kendilerini onarma
nitelikleri büyük bir yarar sağlar.Bilinen alüminyum tabakalı kâğıt-kondansatörlere değinle MPkondansatörlerdeki metal kaplama oldukça incedir. (0,01mm kadar)Herhangi bir şekilde bir kısa devre
oluştuğunda bu kısa devrenin ortaya çıktığı yerdeki metal kaplama elektrik arkı nedeni ile buharlaşır.
Böylece kısa devrenin oluştuğu yerin çevresindeki iletken metal uzaklaşarak devamlı bir bağlantı hali
önlenmiş olur.MP-kondansatörler , işletme güvenliğinin büyük ölçüde istendiği yerlerde, özellikle
kullanılmaktadır.Dış boyutlarının küçük olması nedeni ile büyük kapasite değerine (örneğin : Her yapı
ünitesi başına 50uF a kadar) ulaşılabilmektedir.
c) Sentetik Tabakalı Kondansatörler (simgesi = K )
Bu kondansatörlerde dielektrik olarak sentetik maddeden bir tabaka kullanılmıştır.Bu tabaka üzerine ya
alüminyum bir tabaka geçirilmiş ya da metalize edilmiştir(=metal buharına tutulmuştur).Metalize sentetik
tabakalı kondansatörler ek olarak M simgesini alırlar ve bunlar MP- kondansatörler gibi kendi kendilerini
onarabilirler.Dielektrik olarak amaç ve kullanmaya göre aşağıdaki sentetik maddelerden yararlanılmaktadır.
Polikarbonat (Simgesi = C)
KC- kondansatörleri 220pF . – 1uF kapasite değerlerinde 50 V ... 630 V luk gerilimler için yapılırlar.
Politereftalat (Simgesi = T)
KT – kondansatörleri 1000pF ..... 0,33uF kapasite değerlerinde 100V .... 400Vluk gerilimler için
yapılırlar.MKT – kondansatörlerde üzeri metalize edilmiş bir politereftalasit esteri tabakası dielektrik olarak
kullanılır.
8
Bu tür kondansatörler 0,01uF .... 10uF kapasite değerlerinde 100V .... 630 V luk gerilimler için
yapılırlar.
Polistrol ( Styroflex) (Simgesi = S)
Özellikle kayıpsız ve kapasite kararlı olan KS- kondansatörleri 1pF .... 0,5Uf kapasite değerlerinde 30 V....
500V luk gerilimler için yapılırlar.
d ) Seramik Kondansatörler :
Bu kondansatörlerde dielektrik olarak seramikten bir madde kullanılır.Seramik maddenin her iki
yanı bir soy metalin buharına tutularak kaplanmıştır.Boru , tabla , şapka ve disk şeklinde yapılan
kondansatörlerin işletme gerilimleri 700V ‘a kadardır.İşletme gerilimi 12kV ‘a kadar dayanıklı yüksek
gerilim kondansatörleri çanak ve plaka şeklinde yapılırlar.Ayrıca 60kVA ‘lık anma güçlerine kadar seramik
güç kondansatörleri bulunmaktadır.
e) Mika Kondansatörler :
Bu kondansatörler mikanın dielektrik olarak kullanıldığı tabakalı kondansatörlerdir.Mika mineralinin
çok küçük bir kayıp faktörü ve yüksek dielektrik dayanımı (40-60kV / mm) olup çok büyük işletme
sıcaklıklarında güvenlikle kullanılabilir.Mikalı kondansatörler özellikle yüksek frekans ve ölçme tekniği için
yalıtkandır.
f) Elektrolitik Kondansatörler :
Elko diye de tanınan bu kondansatörlerde kullanılan dielektrik, milimetrenin birkaç binde biri
kalınlığında yalıtkan bir oksit tabakasıdır.Bu kondansatörün pozitif elektrodu (anot) üzerine elektrokimyasal
bir yöntem ile alüminyum oksit kaplanmış bir alimünyum tabakasıdır.Diğer elektrot (katot) ise elektrolitik
bir maddedir.Elektrolitik madde ile teması bağlantı elektrodu sağlar.Bağlantı elektrodu olarak bir metal kap
kullanılır.Bu kap aynı zamanda anot ile elektrolit içine alarak korur. Bazı elektrolitik kondansatörlerde plaka
yüzeyini büyütmek amacıyla anot özel olarak oluklu halde yapılmıştır. Kullanılan elektrolit sıvı , nemli ya
da kuru( örneğin nişasta gibi dolgu maddeleriyle kıvamlandırılmıştır) olabilir.
Genellikle kuru elektrolitik kondansatörler kullanılır.Çünkü bunların montaj anında konum şekli
önemli değildir. Bunlarda elektrolit özel bir kâğıda emdirilmiştir.Bu özel kâğıt okside alimünyum tabaka ile
metalik alüminyum tabaksı arasına yerleştirilir ve hep birlikte sarılır.Çok ince oksit tabakası nedeni ile bu
değin bir sargının aynı büyüklükteki bir metal – kâğıt sargısına nazaran çok daha büyük bir kapasitesi
vardır.Elektrolitik kondansatörlerin kutupları gerilime yanlış bağlanırsa çok ince oksit tabakası indirgenerek
bozulur.Bunun sonucu işletme gerilimi kısa devre olur ve ortaya çıkan kısa devre akımı kondansatörü
ısıtarak patlatır.
Elektrolitik kondansatörlere alternatif gerilim uygulanmaz.
Kutuplu – elektrolitik kondansatörlerin dışında alternatif gerilimde çalıştırabilecek kutupsuz –
elektrolitik kondansatörler vardır.Bunlar aynı kutupları birbirine seri bağlanmış iki adet kutuplu elektrolitik
kondansatör gibidir. Bu nedenler , örneğin anotları bir araya bağlanmak ve diğer uçları açıkta kalmak
koşulunda iki adet kutuplu kondansatörden bir adet kutupsuz kondansatör oluşturulabilir.Ancak bu kez ,
kapasite değeri yarıya iner.
Uzun süre kullanılmayan elektrolitik kondansatörlerin kapasitesi kendi kendine azalır. Bu tür
kondansatörler kullanılmadan önce formasyon işlemine tutulur.Formasyon işleminde kondansatör önce
alçak gerilim altında uzan süre tutulmakta ve sonra yavaş yavaş gerilim arttırılarak anma gerilimine
ulaşılmaktadır.
Böylece kapasitenin azalmasına neden olan oksit tabakası bozuklukları onarılmaktadır. Elektrolitik
kondansatörler gerilime doğru bağlandıkları sürece oluşabilecek kısa devreleri kendi kendilerine derhal
onarabilirler.
Elektrolitik kondansatörler + %40 ile - % 20 toleranslar arasında ve 1000V’luk işletme gerilimine
kadar 4uF – 10000uF arası kapasitelerde yapılabilmektedir. Bu tür kondansatörlerin kapasitesi çevre ısısına
ve işletme süresine göre değişebilir. Elektrolitik kondansatörlerde devamlı bir kaçak sızıntı akımı söz
konusu olduğundan işletme anında ısınırlar.
g) Tantal kondansatörler :
Bu kondansatörler elektrolitik kondansatörlerin geliştirilmiş şeklidir.Tantal kondansatörler de
kutuplu kondansatörlerdir.Bunların kapasitesi sıcaklık ve gerilim değişmelerine karşı oldukça duyarsızdır.
Anot olarak ; tabaka , tel ya da sinterli levha şeklinde Tantal metali kullanılmıştır. Katotta sülfürik asit ya da
mangan oksitten bir elektrolit bulunur.Kullanılan dielektrik tantal oksittir.Tantal kondansatörler modern
elektronik teknolojisinin duyarlı aygıtlarında sık sık kullanılmaktadır.
2. Değişken Kapasiteli Kondansatörler:
a) Varyabl Kondansatör :
Bu kondansatörler genel olarak , birbirlerinden yalıtılmış plaka bloklarından oluşmuştur. Bloklardan
bir sabit olup kondansatör gövdesine izolatörlerle oturtulmuştur. Hareketli blok bir mil üzerinden
döndürülebilir olup gövdeye elektriksel bağlantılıdır.Milin döndürülmesiyle hareketli blok plakalar , sabit
plakalar arasına girip çıkarak kapasite değeri ayarlanabilir.
Aynı mil üzerine birkaç hareketli blok plaka ve bunların karşılarına sabit plakalar yerleştirilmek
suretiyle tek gövde üzerinde birkaç varyabl kondansatör elde edilebilir.Bu tür imal edilmiş varyabl
kondansatörler örneğin Ganglı varyabl kondansatör olarak tanınır.Genellikle varyabl kondansatörlerde
dielektrik olarak hava ve ender olarak mika ya da fiber kullanılmaktadır.
Bugün radyoların ve telsizlerin frekans ayarında büyük ölçüde kullanılan varyabl kondansatörlerin
havalı tipleri gang başına azami 600pFlik bir kapasite gösterirler.
b) Trimer Kondansatörler :
Bu kondansatörlerde biri hareketli , diğeri sabit olmak üzere iki seramik disk bulunur.Diskler metal
buharında yarım daire şeklinde , örneğin gümüş kaplanmıştır.Hareketli disk çevrilmek suretiyle bu yarım
daireler az ya da çok üst üste getirilerek kapasite ayarlanır.İnce ayarlar için kullanılan trimer
kondansatörlerin kapasiteleri 5pF .... 75pF arasındadır.
Osilatör ve dalga bobinlerinde yoğun ölçüde sabit ayarlar (Kalibrasyon) için kullanılan trimer
kondansatörler disk , şapkalı ve tüp şekillerinde boy boy imal edilmektedir.
4 . ALTERNATİF AKIM DEVRESİNDE KONDANSATÖR :
1) Kapasitif Reaktans :
Bir doğru gerilim kaynağı bir Kutup çevirici üzerinden 4uFlık bir kondansatöre bağlanmıştır. Akım
devresine seri olarak alternatif akım ölçen bir ampermetre bulunmaktadır.Bir motorun kolektörüne benzeyen
kutup çevirici döndürüldüğünde doğru gerilim, alternatif gerilime dönüştürülür ve devreden alternatif akımın
geçtiği görülür.Kutup çevirici daha hızlı döndürüldükçe geçen akımın yükseldiği izlenir.
Kutup çeviricinin döndürülmesiyle , bunun çıkışında doğru gerilim devamlı polarite değiştirir ve
bunun sonucu kondansatöre bir alternatif gerilim uygulanmış olur. Bir kondansatöre alternatif gerilim
uygulandığında, plakaları değişken bir şekilde pozitif ve negatif yüklenir. Bu farklı yüklenmeler alternatif
gerilimin iletken üzerindeki ritmi ile pozitif ve negatife doğru salınır.Bunun sonucu iletkenlerden
kondansatöre doğru bir alternatif akım akar.Gerçekte bir kondansatörde alternatif akımın aktığı varsayılır.
Bu nedenle buna bağıl akım ya da izafi akım denilir.
Alternatif akım devresindeki bir kondansatör geçen akıma bir direnç gibi karşı koyar.
Bu tür bir direnç kapasitif reaktans (Xc) olarak anılır. Kapasitif reaktansa bazı çevrelerde kapasitans
ya da kapasitif tepkin direnç de denilmektedir. (Reaktans = Reaktif Rezistans =Tepkin Direnç)
Frekans ne denli yüksek olursa , kapasitans o değin küçük olur .
Yukarıda anılan sınamada 4uFlik kondansatör yerine önce 8uF lik sonra 16Uf lık kondansatörler
konulduğunda devreden geçen akımın yükseldiği görülecektir.
Kapasite ne denli büyük olursa , kapasitans o değin küçük olur.
Xc = 1 / C
Xc = Kapasitans (æ)  = Açısal frekans ( rad ) C = Kapasite (F)
Örnek : 50 Hz ‘ lık bir alternatif gerilimde 10uF lik bir kondansatörün kapasitansını hesaplayınız.
Çözüm : Xc = 1 / 2 f C = 100000 / 2 . 3,14 . 50 = 318,5 
Kapasitans bir direnç gibi düşünülürse Ohm yasası burada da uygulanabilir.
Ic = U / Xc
Örnek : Kapasitansı 1600æ hesaplanmış bir kondansatöre 50Hz ve 220 V luk bir gerilim uygulanmıştır.
Devreden geçen akımı bulunuz.
Çözüm : Ic = U / Xc = 220 / 1600 = 0,137 A
2. Kondansatör Devreleri :
a) Paralel Devre :
Birçok kondansatörün paralel bağlanması plaka
yüzeyinin büyütülmesi gibidir.Bu nedenle C eşdeğer
kapasitesi paralel kapasitelerin tek tek toplamıdır.
Birçok kondansatörün paralel bağlanmasında eşdeğer
kapasite tek tek kapasitelerinin toplamında eşittir.
C = C1 + C2 + .......Cn
Örnek : 1000pF ; 0,02uF ve 5nF lık üç kondansatör paralel
bağlanırsa eşdeğer kapasite ne olur?
Çözüm : C = C1 + C2 + C3 = 100 + 20000 + 5000 = 26000pF = 0,026uF
b) Seri Devre :
Birçok kondansatörün seri bağlanmasında eşdeğer kapasitans seri kapasitanslarının toplamına eşittir.
Xc = Xc1 + Xc2 + Xc3 + ....
Birçok kondansatörün seri bağlanmasında eşdeğer
kapasitenin ters değerliği tek tek kapasite değerlerinin toplamına eşittir.
Seri bir devrede eşdeğer kapasite en küçük seri kapasiteden daha küçüktür.Kondansatörlerin seri
bağlanması plaka ara mesafelerinin büyütülmesi gibidir.Seri bir devrede bulunan her kondansatörde toplam
gerilim bölündüğü için , tüm seri devrenin gerilim dayanımı her bir kondansatörün tek tek gerilim
dayanımından büyüktür.
Yalnız iki kondansatörün seri bağlantısında, eşdeğer kapasite
:
Örnek : 10uF ve 2uF lik seri bağlanmış iki kondansatörün eşdeğer kapasitesini bulunuz.
Çözüm :
C = 10 . 2 / 10 + 2 = 20 / 12 = 1,66 uF
3 ) Kondansatörlerde Faz Kaynası :
Şekilde de görüldüğü gibi bir ölçme devresi kurulmuştur.Devrede seri olarak bir ampermetre ve
kondansatöre paralel bağlı bir voltmetre bulunmaktadır.Tüm devre akım devresine bağlanmadan önce bütün
ölçü aletleri sıfırı göstermektedir.
Bu devre 10 V’luk bir doğru gerilim
kaynağına ilk bağlanma anında kondansatör
plakaları
arasında
ölçülen
gerilim
sıfırdır.Uygulanan gerilim ile (şarj gerilimi )
kondansatör gerilim arasında çok büyük bir
fark olduğu için , şarjın başlangıcında
kondansatöre doğru büyük bir akım akar ve
ampermetre en büyük değeri gösterir.Şarj
ilerledikçe kondansatör gerilimi de artmaya
başlar. Bunun sonucu şarj gerilimi ile
kondansatör gerilimi arasındaki fark azalır
ve kondansatöre doğru akan akım düşmeye
başlar. Kondansatör tam şarj edildiğinde
kondansatör gerilimi ile şarj gerilimi
birbirine eşit olur ve şarj akımı sıfıra düşer.
Alınan bu evreleri kolaylıkla izleyebilmek için devreye seri halde bir direnç konulmuştur.
Buradan bir kondansatörde , ancak bir şarj akımı ile önceden şarj edilebildiği takdirde bir gerilimin
bulunabileceği anlaşılmaktadır.
Saf kapasitans gösteren bir alternatif akım devresinde akım 1 / 4 periyot kadar gerilimin
önündedir.Bu nedenle gerilim ile akım arasındaki faz farkı açısı 90 dir.
Kondansatörlerde akım gerilimin 90 önünden gider .
Şekilde görülen devre bir kutup çevirici üzerinde
bir doğru gerilim kaynağına (G) bağlıdır. Kutup çevirici
döndürüldüğünde , paralel devrede önce kondansatör (C)
ayağına bağlı lamba ; sonra direnç (R) ayağına bağlı
lamba yanacaktır.Buradan bir alternatif akım devresinde
bir kondansatörün bir bobine göre aksi yönde bir faz farkı
oluşturduğu anlaşılır.
4 ) Kondansatörde Kayıplar :
Kondansatörlerin hepsine işletme anında kayıplar ortaya çıkar.Bu nedenle kondansatörler saf
kapasitans gösterememektedir.Bu kayıpların bir kısmı , her yalıtkanın bir ölçüde iletken olmasından
doğar.Bir kondansatörde alternatif gerilim uygulundığında dielektrik içindeki moleküler dipoller devamlı
döner.Bu nedenle enerjinin bir kısmı ısı halinde yitirilir.
Bu özellikten yararlanarak yüksek frekanslarda yalıtkan maddelerin dielektriksel ısıtması yapılır.
Örneğin plastik maddelerin yapıştırılması, kerestelerin kurutulması ve kızartma fırınları gibi.
Sargılı kondansatörlerde bağlantı uçları tabakaların başlangıç kısımlarına bağlı olduğu için, şarj
akımı şerit şeklindeki sargılar boyunca akmak zorundadır.Bu nedenle bu metal tabakaların da ohmik bir
direnci vardır.
Bir kondansatörde anılan bütün bu kayıp türleri kayıp direnci (R) adı altında toplanabilir. Bütün
kayıplar ısı halinde ortaya çıktığından R kayıp direnci etkin bir dirençtir.Bu etkin direnç bir Iw kayıp
akımını oluşturur.Bir kondansatörde bu değin bir etkin direnç kayıpsız kondansatöre paralel bağlanmış bir
direnç halinde düşünülür.
Kayıpları da göz önüne alarak kondansatörler birbirine paralel bağlı
kapasitans ve etkin dirençlerle gösterilir.Dielektrik içindeki kayıplardan dolayı
gerilim ile akım arasındaki  faz açısı tam 90 olmayıp daim 90 den küçüktür.
90- kadarlık bir fark kayıp açısı  açısı olar anılır.İyi kaliteli kondansatörlerde
kayıp açısı bir derecenin 60 – 50 de biri kadardır.
Uygulamada genellikle kayıp açısının tanjantı kullanılır. Kayıp açısının
tanjantı kayıp faktörü olarak anılır. Paralel bağlantılı bir devrede kol akımları ,
üzerinden geçtikleri dirençler ile ters orantılıdır.
Kayıp faktörü frekansa bağlı olarak değişir. Ancak bazı hesap işlemlerinde kolaylık getirmesi amacı
ile, kondansatörler yalnızca kapasitans halinde kabul edilmekte ve kondansatör içindeki kayıplar ihmal
edilebilmektedir.
5 ) Kondansatörlerde Güç :
Saf kapasitif bir yüklenmede alternatif akımın güç eğrisi <<u>> ve <<i>> ani değerlerinin çarpımı
sonucu elde edilir. Bu gücün ortalama değeri sıfırdır.
Kayıpsız kondansatörler yalnızca tepkin güç çekerler.
Tepkin güç kondansatör içinde elektrik alanının kurulmasına yarar.Elektrik alanı yol olduğu zaman
bu güç kaynağa geri gönderilir.Bir kondansatördeki enerji kondansatör ile gerilim kaynağı arasında gidip
gelerek salınır.
Bundan dolayı kondansatöre giden iletkenlerden tepkin akım geçer.
ETKİN VE TEPKİN DİRENÇLİ DEVRELER
Bir kondansatör ile bir dirençten oluşmuş bir seri
devreye gerilim uygulandığında R etkin direnci üzerine bir
Uw gerilimi ve X tepkin direnci üzerinde bir Ubc gerilimi
düşer.Güç faktörü kapasitif tepkin dirence (kapasitans) ait
sıfır değeri ile etkin dirence ait değeri arasında bulunur.
Bulunan gerilimlerin ilgili akımlara bölünmesi ile
gerilim üçgeninden direnç üçgeni elde edilir.
Örnek : 10uF lik bir kondansatör 1000æ luk bir direnç ile seri bağlanmıştır. Bu seri devreye 220 V / 50 Hz
lık bir gerilim uygulanırsa empedansını bulunuz.
Çözüm :Eğer Xc bulunursa yukarıdaki formül ile Z yi bulabiliriz.
Etkin bir direnç bir bobine seri bağlandığında bu
direncin bobinin etkin direnci ile toplanması
gerekir.
Kondansatörlerde kapasite birimi Farad’tır. Bir kondansatör uçlarına 1 voltluk gerilim uygulandığında o
kondansatör üzerinde 1 kulonluk bir elektrik yükü oluşuyorsa kondansatörün kapasitesi 1 Farad demektir.
Farad, çok büyük bir birim olduğu için uygulamada Farad’ın askatları olan mikrofarad (
O.F), nanofarad (nF) ve pikofarad (pF) kullanılır. Aşağıdaki tabloda Farad’ın askatları görülmektedir.
1 Farad = 1.000.000 mF = 106mF
1 Farad = 109 nF
1 Farad = 1012 pF
1 mF = 103 nF
1 mF = 106 pF
1 mF = 103 pF
Farklı boyut ve kapasitelerde kondansatör çeşitleri...
Küçük boyutlu değişik tipteki kondansatörler.
Üstte solda 8'li grup entegre devrelerde kullanılan SMD tipi seramik, altta solda 4'lü grup SMD tipi
tantalum, üstte sağda batırma tipi tantalum, altta sağda ise batırma tipi elektrolitik kondansatörleri
görebilirsiniz. Aralarında en büyük boyutlusunun ölçüleri cm düzeyindedir.